Fusarium graminearum growth inhibition mechanism using phenolic compounds from Spirulina sp

Abstract

The application of natural antifungal substances is motivated by the need for alternatives to existing methods that are not always applicable, efficient, or that do not pose risk to consumers or the environment. Furthermore, studies on the behaviour of toxigenic species in the presence of natural fungicides have enabled their safe application in the food chain In this study, Spirulina LEB-18 phenolic extract was assessed for its antifungal activity on 12 toxigenic strains of Fusarium graminearum isolated from barley and wheat. The susceptible metabolic pathways were assessed through the determination of structural compounds (glucosamine and ergosterol) and enzyme activity of the microorganisms’ primary metabolism. The results indicate that phenolic extracts reduced the growth rate of the toxigenic species investigated. The IC50 was obtained by applying 3 to 8% (p/p) of phenolic compounds in relation to the culture medium. The use of this natural fungicide proved promising for the inhibition of fungal multiplication, especially in terms of the inactivation of enzymatic systems (amylase and protease) of Fusarium graminearum.

A aplicação de substâncias naturais com efeito antifúngico é motivada pela necessidade de alternativas aos métodos existentes que nem sempre são aplicáveis, eficientes ou sem risco de danos ao consumidor ou meio ambiente. Além disso, estudos para elucidar o comportamento de espécies toxigênicas mediante fungicidas naturais tornam-se necessárias, contribuindo dessa forma com a segurança alimentar. Neste trabalho, extrato fenólico de Spirulina foi utilizado para avaliar a atividade antifúngica sobre 12 cepas toxigênicas de Fusarium graminearum, isoladas de cevada e trigo. As rotas metabólicas que poderiam ser afetadas foram avaliadas através da determinação de compostos estruturais (glicosamina e ergosterol) e da atividade de enzimas do metabolismo primário dos micro-organismos. Os resultados indicaram que os extratos fenólicos reduziram a velocidade de crescimento das espécies toxigênicas estudadas. O IC50 foi obtido na concentração de 3% a 8% (p/p) de extrato fenólico. A utilização desse fungicida natural foi promissora para a inibição da multiplicação fúngica, em especial pela inativação dos sistemas enzimáticos (amilase e protease) de Fusarium graminearum.